超精密加工概論

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1、雷射加工雷射光雷射光產生原理雷射光產生原理雷射光產生原理雷射光產生原理雷射光產生原理三能階系統四能階系統StimulationPopulationInversionLaserAmplification雷射的組成雷射光的特色一、亮度最高二、顏色單純：（鮮豔、譜線窄）三、可以射得很遠：（指向性好）四、同調性：（相干性）Coherent五、發光時間最短LaserMachiningAThermalProcessANon─ContactProcessAFlexibleProcessProperty：Disad

2、vantagesLowEnergyEfficiencyMaterialDamageMachiningProcessMeaterialRemovealRateDimensionalAccuracySurfaceQualityLaserMachiningControlLaserBeamRegulator雷射加工機的構成雷射加工機雷射光的應用雷射印表機影響雷射加工之各種重要因素雷射光束：波長功率模式直徑發散角脈衝特性聚焦系統：焦距材質精度像差焦點特性：光點大小焦點深度功率密度焦點位置加工材料特性：光學性

3、質反射率吸收率透過率熱的特性熱傳導率密度比熱熱容量融解溫度融解潛熱汽化溫度汽化潛熱輔助氣體噴嘴：噴嘴：形狀、孔徑尺寸氣體：種類、流量、壓力與加工物間距離雷射加工在材料加工上之特徵可細部精密加工或大面積均勻處理。可少量特殊加工或生產線大量加工。可管壁、轉角、特殊形狀等之加工。可特殊硬質材料之加工。可改變材料某些物理、化學性質。特徵：雷射加工在材料加工上之優點可增加生產力。減少材料消耗。可減少人力。提高產品品質。高品質產品重複率高。可作線上加工、品質控制及參數控制。減少加工失敗率。減少或不必二次加工。改

4、善加工環境。具多種加工能力。優點：雷射加工時需考慮因素售價。裝運、安裝及訓練費用。產品開發費。備用零組件。消耗品。人力運用及人力程度需求。保養維修。生產製程適應性。LaserDrillingAdvabtages：DifficulttoMachineMaterialsHigherAccuracySmallsizeHiphDrilling0.018umslantholeLimitations：BlindHoleSteppedHoleDeepHole雷射切割與電漿切割之比較雷射切割電漿切割優點精度高切割面

5、品質佳熱影響區小，不會產生變形噪音小亦可切割非金屬材料切割耗材少6mm以上厚度之切割速度較快可切割多層板設備成本低缺點6mm以上厚度之切割速度較慢設備成本高20mm以上厚板難加工精確度較差切割面品質差切割縫較寬噪音大僅能切割金屬雷射切割與一般衝壓之比較雷射切割一般衝壓加工優點不需開模具變更設計容易可以切割複雜外形可以切割三度空間形狀之物體設定時間短可以切割非金屬材料可切割回火後的鋼材切割面品質好，鐵屑少切割大片薄板可不需夾具噪音小大量生產時，加工速度快大量生產時，成本較低規則且重複性外形，加工快缺點

6、設備成本高大量生產時，加工速度較慢只能做單片加工複雜形狀時需使用多個模具模具成本高模具之設計與製造需時間鋼材必須退火薄的不鏽鋼板不易加工雷射切割與線切割放電加工之比較雷射切割線切割放電加工優點加工速度快切割面品質較良好可切割較厚板精確度高缺點切割面品質較差切割板厚有限制電極會損耗電極鎳成本高雷射束加工的應用開孔加工開孔加工：溫度在材料沸點以上(1)微小孔(數um孔)─巨大脈衝nsec級。(2)開深孔─通常脈衝msec級，YAG雷射。(3)鑽石眼模、寶石軸承、Al2O3、塑膠、WC(4)開孔斷面形

7、狀─如下：雷射束加工的應用切斷及切溝加工切斷及切溝加工：輸出大的連續振盪雷射─CO2雷射。適於多樣少量或複雜形工件的加工。輔助氣體─(1)O2氣切金屬較易斷，邊緣圓角減小，氧化物的反射率比金屬低。(2)切斷木材，紙、布用惰性氣體，CO2氣體，可有效防止焦化及排屑，斷面品質佳。半導體基板、IC、LSI等陶瓷基板、含玻璃千維基層板─形成均勻邊緣，無切屑或裂紋。LaserDrillingUVHairDrillMicro-holeDrillPicturebyK-JetInternationalInc.